Diseño, Modelado y Control de una Rueda Sin Bisel de Tracción Diferencial que Puede Moverse en Línea Recta y Girar
Autores: Sanchez, Sebastian; Bhounsule, Pranav A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Diseño, Modelado y Control de una Rueda Sin Bisel de Tracción Diferencial que Puede Moverse en Línea Recta y Girar
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Automatización industrial
Palabras clave
Rueda sin llanta
Robot
Diseño
Control
Movimiento
Giro
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Una rueda sin llanta o una rueda sin aro es el ejemplo más simple de un robot con patas y es un banco de pruebas ideal para entender la mecánica de la locomoción. Este documento presenta el diseño, modelado y control de un robot de rueda sin llanta con tracción diferencial que logra movimiento en línea recta y giros. El diseño del robot comprende un eje central con dos ruedas sin llanta de 10 radios y flexibles a cada lado y un cuerpo central que alberga la electrónica, motores, transmisión, computadoras y baterías. Para moverse en línea recta, ambos motores se controlan con un control de inclinación constante del cuerpo central. Para girar mientras se mantiene una inclinación constante, se añade y se resta una corriente diferencial de las corrientes en cada motor. En pruebas separadas, el robot alcanzó una velocidad máxima de 4.3 m por segundo (9.66 millas por hora), el costo total de transporte más bajo (potencia por unidad de peso por unidad de velocidad) de 0.13, y un radio de giro más pequeño de 0.5 m. Se presenta un modelo basado en cinemática para la dirección y un modelo basado en dinámica para el plano sagital (delante-detrás) para el movimiento hacia adelante. Finalmente, se realizan estudios de parámetros que influyen en la velocidad, el par, la potencia y la energía de la locomoción. Una rueda sin llanta que puede moverse en línea recta y girar puede potencialmente ser utilizada para navegar en espacios restringidos como hogares y oficinas.
Descripción
Una rueda sin llanta o una rueda sin aro es el ejemplo más simple de un robot con patas y es un banco de pruebas ideal para entender la mecánica de la locomoción. Este documento presenta el diseño, modelado y control de un robot de rueda sin llanta con tracción diferencial que logra movimiento en línea recta y giros. El diseño del robot comprende un eje central con dos ruedas sin llanta de 10 radios y flexibles a cada lado y un cuerpo central que alberga la electrónica, motores, transmisión, computadoras y baterías. Para moverse en línea recta, ambos motores se controlan con un control de inclinación constante del cuerpo central. Para girar mientras se mantiene una inclinación constante, se añade y se resta una corriente diferencial de las corrientes en cada motor. En pruebas separadas, el robot alcanzó una velocidad máxima de 4.3 m por segundo (9.66 millas por hora), el costo total de transporte más bajo (potencia por unidad de peso por unidad de velocidad) de 0.13, y un radio de giro más pequeño de 0.5 m. Se presenta un modelo basado en cinemática para la dirección y un modelo basado en dinámica para el plano sagital (delante-detrás) para el movimiento hacia adelante. Finalmente, se realizan estudios de parámetros que influyen en la velocidad, el par, la potencia y la energía de la locomoción. Una rueda sin llanta que puede moverse en línea recta y girar puede potencialmente ser utilizada para navegar en espacios restringidos como hogares y oficinas.